主頁（http://www.130131.com）：數(shù)字集群通信系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用 上海軌道交通維護(hù)保障中心通號公司 馮敏
摘要：TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)是目前全世界應(yīng)用范圍最廣、技術(shù)最先進(jìn)和最具發(fā)展前景的專用無線通信系統(tǒng)，也是未來全球集群通信市場的熱點(diǎn)。本文首先從TETRA系統(tǒng)的起源與發(fā)展入手，對其技術(shù)特點(diǎn)及其在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹，然后就上海市軌道交通如何在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上建設(shè)一套合理的應(yīng)急通信指揮系統(tǒng)作了深刻的討論。同時(shí)，對TETRA技術(shù)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先代表——摩托羅拉公司（Motorola）的TETRA產(chǎn)品與解決方案的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對其未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞: 應(yīng)急通信；數(shù)字集群通信；摩托羅拉；無線移動(dòng)通信；軌道交通 Abstract:TETRA is the most widely applied, most advanced, and the most promising radio digital trunk system in the world. It’s also the hotspot in the future global trunk communication market. In this paper, starting from the source and developing of TETRA, its characteristics and applications in military and commercial uses are introduced. This paper makes a profound discussion about the Shanghai Metro that based on the existing conditions to construct a excellent emergency communication command system. At the same time, the leading spokesman of TETRA technology and application, Motorola and its TETRA products & solutions, are analyzed. The expectation of its future development is involved as well. Key words:Emergency communications；digital trunk；Motorola；Wireless Mobile Communications; Metro
緒 論 近十多年來,以現(xiàn)代信息技術(shù)為核心的高新技術(shù)發(fā)展為世界地鐵注入了新的活力,使地鐵在與其它現(xiàn)代交通運(yùn)輸方式的競爭中,占據(jù)優(yōu)勢,進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。 通信是地鐵信息化的基礎(chǔ)設(shè)施,也是提高地鐵運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量、管理水平和實(shí)現(xiàn)地鐵現(xiàn)代化及使地鐵面向市場的重要手段。建立現(xiàn)代的通信系統(tǒng),在拓展地鐵運(yùn)輸市場、滿足用戶要求、提高運(yùn)輸效率和服務(wù)質(zhì)量、降低運(yùn)輸成本、優(yōu)化宏觀決策等方面都發(fā)揮了很突出的作用。 上海軌道交通專用無線通信系統(tǒng)采用MOTO-TETRA制式。該系統(tǒng)為軌道交通的調(diào)度人員、車站人員、列車司機(jī)、維修人員等，提供固定用戶和移動(dòng)用戶、移動(dòng)用戶和移動(dòng)用戶之間，包含語音和數(shù)據(jù)信息交換在內(nèi)可靠的通信手段；除了日常的、正常的生產(chǎn)運(yùn)營，當(dāng)軌道交通運(yùn)營出現(xiàn)異常情況和有線通信發(fā)生故障時(shí)，亦能迅速提供防災(zāi)救援和事故處理等所必需的通信服務(wù)。它對行車安全、提高運(yùn)營效率和管理水平、改善服務(wù)質(zhì)量提供了重要保證。 目前，上海軌道交通已經(jīng)投入運(yùn)營的線路有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11號線，隨著上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)和運(yùn)營進(jìn)程的不斷推進(jìn)和深入，網(wǎng)絡(luò)化理念得到不斷地穩(wěn)固和提升，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營突出特征之一是實(shí)現(xiàn)有限資源的網(wǎng)絡(luò)級共享。因此，專用無線通信MOTO-TETRA系統(tǒng)在服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營生產(chǎn)和管理工作時(shí)，有機(jī)地將有限的頻率資源與實(shí)際現(xiàn)狀以及運(yùn)營需求結(jié)合起來，起到了促進(jìn)系統(tǒng)功能發(fā)揮、提升管理水平、降低建設(shè)投入和提高工作效率的作用。 此論文的重點(diǎn)提出了MOTO-TETRA在上海軌道交通中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的構(gòu)造和應(yīng)用情況。
1 數(shù)字集群通信系統(tǒng)概述 1.1數(shù)字集群通信系統(tǒng)概念 移動(dòng)通信系統(tǒng)按其使用性質(zhì)可以分為公用移動(dòng)通信系統(tǒng)和專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)屬于專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，它是一種專用高級指揮調(diào)度系統(tǒng)。隨著數(shù)字話音編碼、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、多址技術(shù)、抗衰落技術(shù)以及數(shù)字信令控制和數(shù)字語音終端等數(shù)字技術(shù)在集群通信系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，九十年代出現(xiàn)了數(shù)字集群通信系統(tǒng)。其特點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)所有可用信道為系統(tǒng)內(nèi)的全體用戶共享，具有自動(dòng)選擇信道功能。它是共享資源、分擔(dān)費(fèi)用、共用信道設(shè)備及服務(wù)的多用途、高效能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。由于集群系統(tǒng)主要側(cè)重于指揮、聯(lián)絡(luò)、調(diào)度，其應(yīng)用需求可遍及鐵道運(yùn)輸、公路交通、民航航運(yùn)、公安消防以及重大事件與突發(fā)事件應(yīng)對等各行各業(yè)的方方面面。因此，近兩年數(shù)字集群系統(tǒng)在歐洲乃至世界得到了快速的發(fā)展。 1.2數(shù)字集群通信系統(tǒng)功能 數(shù)字集群通信系統(tǒng)可在同一技術(shù)平臺上提供指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和電話服務(wù)，它不僅提供多群組的調(diào)度功能，而且還可以提供短數(shù)據(jù)信息服務(wù)、分組數(shù)據(jù)服務(wù)以及數(shù)字化的全雙工移動(dòng)電話服務(wù)。數(shù)字集群系統(tǒng)還支持功能強(qiáng)大的移動(dòng)臺脫網(wǎng)直通（DMO）方式，可實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)、空中接口加密和端對端加密。數(shù)字集群系統(tǒng)同時(shí)還具有虛擬專網(wǎng)功能，可以使一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)為互不相關(guān)的多個(gè)組織機(jī)構(gòu)服務(wù)。數(shù)字集群系統(tǒng)具有豐富的服務(wù)功能、更高的頻率利用率、高通信質(zhì)量、靈活的組網(wǎng)方式，許多新的應(yīng)用（如車輛定位、圖像傳輸、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫查詢等）都已得到實(shí)現(xiàn)。 1.3數(shù)字集群通信關(guān)鍵技術(shù) 1.3.1數(shù)字話音編碼 在數(shù)字通信中，信息的傳輸是以數(shù)字信號形式進(jìn)行的，因而在通信的發(fā)送端和接收端，必須相應(yīng)地將模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或?qū)?shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。在通信系統(tǒng)中使用的模擬信號主要是話音信號和圖像信號，信號的轉(zhuǎn)換過程就是話音編碼／話音解碼和圖像編碼／圖像解碼。 在集群移動(dòng)通信中，使用最多的信息是話音信號，所以話音編碼的技術(shù)在數(shù)字集群移動(dòng)通信中有著極其重要的關(guān)鍵作用。話音編碼為信源編碼，是將模擬話音信號變成數(shù)字信號以便在信道中傳輸。這是從模擬網(wǎng)到數(shù)字網(wǎng)至關(guān)重要的一步。高質(zhì)量、低速率的話音編碼技術(shù)與高效率數(shù)字調(diào)制技術(shù)同時(shí)為數(shù)字集群移動(dòng)通信網(wǎng)提供了優(yōu)于模擬集群移動(dòng)通信網(wǎng)的系統(tǒng)容量。話音編碼方式可直接影響到數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量、頻譜利用率和系統(tǒng)容量。 1.3.2數(shù)字調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)是集群移動(dòng)通信系統(tǒng)中接口的重要組成部分，在不同的應(yīng)用環(huán)境下，移動(dòng)信道將呈現(xiàn)不同的衰落特性。 在給定信道條件下，尋找性能優(yōu)越的高效調(diào)制方式一直是重要的研究課題。數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)有兩類調(diào)制技術(shù)，一是線性調(diào)制技術(shù)，另一類是恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)，前者如PSK、16QAM，后者如MSK、GMSK等(也稱連續(xù)相位調(diào)制技術(shù))。 美國MOTOROLA新研制生產(chǎn)的800M數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，在16QAM調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)上，自己研發(fā)的M16QAM技術(shù)。 1.3.3多址方式 在蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)中，有許多移動(dòng)用戶要同時(shí)通過一個(gè)基站和其它移動(dòng)用戶進(jìn)行通信，因而必須對不同移動(dòng)用戶和基站發(fā)出的信號賦予不同的特征，使基站能從眾多移動(dòng)用戶的信號中區(qū)分出是哪一個(gè)移動(dòng)用戶發(fā)來的信號，同時(shí)各個(gè)移動(dòng)用戶又能識別出基站發(fā)出的信號中哪個(gè)是發(fā)給自己的信號，解決上述問題的辦法就稱為多址技術(shù)，多址技術(shù)包括頻分多址、時(shí)分多址。 頻分多址是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個(gè)等間隔的頻道(也稱信道)分配給不同的用戶使用。這些頻道互不交疊，其寬度應(yīng)能傳輸一路數(shù)字話音信息，而在相鄰頻道之間無明顯的串?dāng)_。 時(shí)分多址是把時(shí)間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙(無論幀或時(shí)隙都是互不重疊的)，再根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時(shí)和同步的條件下，基站可以分別在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)臺的信號而不混擾。同時(shí)，基站發(fā)向多個(gè)移動(dòng)臺的信號都按順序安排。在預(yù)定的時(shí)隙中傳輸，各移動(dòng)臺只要在指定的時(shí)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分出來。 1.4數(shù)字集群通信系統(tǒng)的特點(diǎn) 1.4.1頻譜利用率高 模擬的集群移動(dòng)通信網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，從而提高了系統(tǒng)容量，但是隨著移動(dòng)用戶數(shù)量急劇增長，模擬集群網(wǎng)所能提供的容量已不再能滿足用戶需求，問題的關(guān)鍵是模擬集群系統(tǒng)頻譜利用率低，模擬調(diào)頻技術(shù)很難進(jìn)一步壓縮已調(diào)信號頻譜，從而就限制了頻譜利用率的提高。與此相比，數(shù)字系統(tǒng)可采用多種技術(shù)來提高頻譜利用率，如果用低速語音編碼技術(shù)，這樣在信道間隔不變的情況下就可增加話路，還可采用高效數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，壓縮已調(diào)信號帶寬，從而提高頻譜利用率。另外，模擬網(wǎng)的多址方式只采用頻分多址(FDMA)，即一個(gè)載波話路傳一路話音。而數(shù)字網(wǎng)的多址方式可采用時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)，即一個(gè)載波傳多路話音。盡管每個(gè)載波所占頻譜較寬，但由于采用了有效的語音編碼技術(shù)和高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，總的看來，數(shù)字網(wǎng)的頻譜利用率比模擬網(wǎng)的利用率提高很多。數(shù)字系統(tǒng)在提高頻譜利用率方面有著不可低估的前景，因?yàn)榈退僬Z音編碼技術(shù)和高效數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)仍不斷發(fā)展著。頻譜利用率高，可進(jìn)一步提高集群系統(tǒng)的用戶容量。對于集群移動(dòng)通信來說，系統(tǒng)容量一直是網(wǎng)的首要問題，所以不斷提高系統(tǒng)容量以滿足日益增長的移動(dòng)用戶需求是集群移動(dòng)系統(tǒng)從模擬網(wǎng)向數(shù)字網(wǎng)發(fā)展的主要原因之一。 1.4.2信號抗信道衰落的能力提高 數(shù)字無線傳輸能提高信號抗信道衰落的能力。對于集群移動(dòng)系統(tǒng)來說，信道衰落特性是影響無線傳輸質(zhì)量的主要原因，須采用各種技術(shù)措施加以克服。在模擬無線傳輸中主要的抗衰落技術(shù)是分集接收，在數(shù)字系統(tǒng)中，無線傳輸?shù)目顾ヂ浼夹g(shù)除采用分集接收外，還可采用擴(kuò)頻、跳頻、交織編碼及各種數(shù)字信號處理技術(shù)。由此可見，數(shù)字無線傳輸?shù)目顾ヂ浼夹g(shù)比模擬系統(tǒng)要強(qiáng)得多。所以數(shù)字網(wǎng)無線傳輸質(zhì)量較高，也就是說數(shù)字集群移動(dòng)通信網(wǎng)比模擬集群移動(dòng)通信網(wǎng)的話音質(zhì)量要好。 1.4.3保密性好 數(shù)字集群移動(dòng)通信網(wǎng)用戶信息傳輸時(shí)的保密性好。由于無線電傳播是開放的，容易被竊聽，無線網(wǎng)的保密性比有線網(wǎng)差，因此保密性問題長期以來一直是無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)者重點(diǎn)關(guān)心的問題。在模擬集群系統(tǒng)中，保密問題難以解決。當(dāng)然模擬系統(tǒng)也可以用一些技術(shù)實(shí)現(xiàn)保密傳輸，如倒頻技術(shù)或是模／數(shù)／模方式，但實(shí)現(xiàn)起來成本高、語音質(zhì)量受影響。由此，模擬系統(tǒng)保密非常困難。利用目前已經(jīng)發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實(shí)用技術(shù)，對數(shù)字系統(tǒng)來說，極易實(shí)現(xiàn)保密。 采用數(shù)字傳輸技術(shù)，才能真正達(dá)到用戶信息傳輸保密的目的。 1.4.4支持多種業(yè)務(wù) 數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù)。也就是說除數(shù)字語音信號外，還可以傳輸用戶數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號，容易實(shí)現(xiàn)與綜合數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng)ISDN的接口，這就極大的提高了集群網(wǎng)的服務(wù)功能。在模擬集群網(wǎng)中，雖也可傳輸數(shù)字，但是占用一個(gè)模擬話路進(jìn)行傳輸?shù)�。首先在基帶對�?shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)字調(diào)制形成基帶信號，然后再調(diào)制到載波上形成調(diào)頻信號進(jìn)行無線傳輸，用這種二次調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率一般在1200bit／s或是2400bit／s。這么低的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了用戶的要求。在目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)及各種數(shù)字網(wǎng)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)要求日益增加。 1.4.5網(wǎng)絡(luò)管理和控制更加有效和靈活 數(shù)字集群移動(dòng)通信網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)更加有效、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理與控制。對任何一種通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理與控制都是至關(guān)重要的，它影響到是否能有效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所提供的各種服務(wù)。在模擬集群系統(tǒng)中，管理與控制依靠網(wǎng)內(nèi)所傳輸?shù)母鞣N信令來實(shí)現(xiàn)，而模擬集群網(wǎng)的管理與控制信令是以數(shù)字信號方式傳輸?shù)�，而網(wǎng)的用戶信息是模擬信號，這種信令方式與信號方式的不一致，增加了網(wǎng)管理與控制的難度。在數(shù)字集群網(wǎng)中，用戶話音比特源中插入控制比特是非常容易實(shí)現(xiàn)的，即信令和用戶信息統(tǒng)一成數(shù)字信號，這種一致性克服模擬網(wǎng)的不足，給數(shù)字集群系統(tǒng)帶來極大的好處。總而言之，全數(shù)字系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)管理與控制。 1.5數(shù)字集群通信系統(tǒng)的應(yīng)用 隨著指揮調(diào)度和應(yīng)急通信需求的增長，數(shù)字集群通信系統(tǒng)的重要性日益顯著。同時(shí)，政府政策部門也在進(jìn)行積極的支持與引導(dǎo)。從2003年4月起，信息產(chǎn)業(yè)部已批準(zhǔn)中國電信、中國網(wǎng)通、中國聯(lián)通等五家基礎(chǔ)電信運(yùn)營商在國內(nèi)部分城市進(jìn)行共網(wǎng)數(shù)字集群業(yè)務(wù)商用試驗(yàn)。其中，中國聯(lián)通國脈（現(xiàn)已歸中國衛(wèi)通，更名為中衛(wèi)國脈）公司在上海開通了iDEN運(yùn)營共網(wǎng)；北京正通公司已開始在北京建設(shè)TETRA移動(dòng)政務(wù)共網(wǎng)；中國衛(wèi)通和中國鐵通也分別在天津、重慶等六個(gè)城市籌建數(shù)字集群通信試驗(yàn)運(yùn)營共網(wǎng)。目前福建集群電話公司、深圳運(yùn)聯(lián)通公司和上海國脈公司3個(gè)運(yùn)營公司都采用iDEN系統(tǒng)。 從我國已建設(shè)的專網(wǎng)來看，采用TETRA系統(tǒng)的占多數(shù)，如Motorola公司建成的九龍到廣州鐵路和廣州地鐵的2號與3號線等三個(gè)800MHzTETRA（Dimetra）網(wǎng)；Nokia公司在天津建成的我國第一個(gè)水利數(shù)字集群通信網(wǎng)；鐵道部采用馬可尼的800MHzTETRA陸地集群無線電系統(tǒng)；廣州110社會(huì)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)；Nokia為濟(jì)南國際機(jī)場提供的首個(gè)民航機(jī)場集群通信網(wǎng)；上海市公安局采用Motorola公司的Dimetra系統(tǒng)建成的我國第一個(gè)公安警察網(wǎng)等。另外，最近廣州地鐵4號線已由Nokia中標(biāo)，而成都的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)標(biāo)則由Motorola獲得。城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)字集群應(yīng)用的一個(gè)主要方面，目前國內(nèi)南寧、北京、成都、深圳、上海、成都等城市已經(jīng)建設(shè)或開始建設(shè)城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，其中南寧和上海采用的是iDEN系統(tǒng)，其它幾個(gè)城市采用的是TETRA系統(tǒng)。當(dāng)前還有一些部門和單位在積極準(zhǔn)備籌建數(shù)字集群通信網(wǎng)。目前進(jìn)入中國市場的TETRA系統(tǒng)已達(dá)到了七八家，廠商間的競爭十分激烈。 1.6目前的發(fā)展情況 數(shù)字集群技術(shù)從20世紀(jì)90年代中期在全球范圍內(nèi)興起，得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在發(fā)達(dá)國家，隨著社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)節(jié)奏加快、范圍擴(kuò)大以及信息傳輸量劇增，社會(huì)作為一個(gè)有機(jī)整體，更需要各方面的協(xié)調(diào)配合，許多專業(yè)團(tuán)體對可用于指揮調(diào)度的集群通信網(wǎng)絡(luò)的需求目益迫切，為發(fā)展集群通信系統(tǒng)提供了經(jīng)濟(jì)和市場基礎(chǔ)。 中國在1989年開始引進(jìn)模擬集群系統(tǒng)，1990年投入使用。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，集群通信系統(tǒng)也開始向第二代的數(shù)字技術(shù)發(fā)展，最主要的特點(diǎn)是采用了TDMA（時(shí)分多址）和CDMA（碼分多址）通信方式。但是，目前我國的集群通信應(yīng)用主要還停留在模擬技術(shù)水平，數(shù)字集群的應(yīng)用較少。同時(shí)，由于各集群使用企業(yè)為了滿足其各自不同的使用要求，采用了獨(dú)立建設(shè)集群通信網(wǎng)絡(luò)的方案，所以眾多企業(yè)的集群網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)間互聯(lián)互通性、頻率資源使用、整體建設(shè)等方面存在諸多問題。此外，國外通信巨頭通過控制核心技術(shù)并設(shè)置專利等知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)壁壘，使得內(nèi)部接口基本不公開，技術(shù)開放性很差，系統(tǒng)和終端設(shè)備市場價(jià)格居高不下，也制約了國內(nèi)數(shù)字集群的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和規(guī)模應(yīng)用。針對國內(nèi)數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“尷尬”情況，信息產(chǎn)業(yè)部牽頭制定了國內(nèi)集群技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，并在新的《電信管理?xiàng)l例》中第一次將數(shù)字集群納入基本電信業(yè)務(wù)范疇，同時(shí)組織國內(nèi)六大電信運(yùn)營商在國內(nèi)開展800兆數(shù)字集群商用實(shí)驗(yàn)。 從1997年開始，信息產(chǎn)業(yè)部就專門組織了數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)組來制訂中國的數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)，并于2000年12月28日發(fā)布了中國《數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)體制》標(biāo)準(zhǔn)，但這是一項(xiàng)電子行業(yè)推薦性的部頒標(biāo)準(zhǔn)，還不是國家標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)主要參照國際標(biāo)準(zhǔn)TETRA(體制A)和Motorola公司提出的美國國家標(biāo)準(zhǔn)iDEN(體制B)，確定了兩種集群通信體制。體制A面向?qū)Ｓ谜{(diào)度和共用集群通信網(wǎng)，體制B主要適用于共用集群通信網(wǎng)。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了集群通信系統(tǒng)的工作頻段為806～821 MHz/851～866 MHz，雙工頻率間隔為45 MHz。 2 數(shù)字集群通信系統(tǒng)的分類 2.1 iDEN數(shù)字集群通信系統(tǒng) IDEN(Integrated Digital Enhanced Networks)這個(gè)系統(tǒng)是利用先進(jìn)的M—16QAM、TDMA、VSELP及越區(qū)跟蹤等技術(shù)，能在25kHz的信道內(nèi)容納6個(gè)話音信道，在現(xiàn)有的800MHz模擬集群信道上增容6倍，再加之頻率復(fù)用技術(shù)和蜂窩組網(wǎng)技術(shù)，從而使得有限頻點(diǎn)的集群通信網(wǎng)具有大容量、大覆蓋區(qū)、高保密和高通話清晰度的特點(diǎn)。該系統(tǒng)具有蜂窩無線電話、調(diào)度通信、無線尋呼臺及無線數(shù)傳功能。 2.2 GoTa數(shù)字集群通信系統(tǒng) 以中興通訊為代表的中國廠商，在多年的技術(shù)沉淀和積累的基礎(chǔ)之上，提出了基于cdma2000 1x技術(shù)的數(shù)字集群通信系統(tǒng)——GoTa（Global open Trunking architecture），應(yīng)該說是具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的集群通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)良好開端。 GoTa采用目前移動(dòng)通信系統(tǒng)中所采用的最新無線技術(shù)，并擁有多項(xiàng)專利核心技術(shù)；GoTa在符合集群系統(tǒng)技術(shù)要求的同時(shí)，又具有很強(qiáng)的共網(wǎng)運(yùn)營能力和業(yè)務(wù)發(fā)展能力，以滿足集群通信未來發(fā)展的需求。 GoTa數(shù)字集群通信系統(tǒng)，可以提供多種共網(wǎng)集群和專業(yè)調(diào)度統(tǒng)一的業(yè)務(wù)模式，系統(tǒng)指揮調(diào)度功能強(qiáng)大，同時(shí)還兼有很強(qiáng)的雙工電話互聯(lián)、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短消息等其它一些業(yè)務(wù)功能。 2.3 GT800數(shù)字集群通信系統(tǒng) GT800數(shù)字集群系統(tǒng)吸取了目前公眾移動(dòng)通信網(wǎng)和數(shù)字集群通信技術(shù)的優(yōu)勢，并將其有機(jī)的融合在一起。綜合考慮客戶需求急迫性、技術(shù)成熟度和開敖性以及可持續(xù)發(fā)展能力，GT800數(shù)字集群系統(tǒng)分兩個(gè)階段發(fā)展： 第一階段：以成熟的GSM技術(shù)為基礎(chǔ)，參考、借鑒國際上現(xiàn)有成熟集群通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特性，對現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的呼叫流程、和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、擴(kuò)展，提供快速呼叫、組呼、動(dòng)態(tài)重組、優(yōu)先級控制、遙開遙斃、環(huán)境監(jiān)聽、故障弱化、虛擬專網(wǎng)等業(yè)務(wù)特性，使GT800系統(tǒng)具備專業(yè)集群調(diào)度通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)和調(diào)度能力。 第二階段：繼承第一階段的業(yè)務(wù)特性，擬引入TD．SCDMA技術(shù)，提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更高的系統(tǒng)容量；同時(shí)對網(wǎng)絡(luò)和終端功能進(jìn)行增強(qiáng)，提供端到端加密、終端直通等安全、保密方面的業(yè)務(wù)特性，滿足特殊行業(yè)用戶的需求。 與傳統(tǒng)數(shù)字集群通信系統(tǒng)相比，GT800數(shù)據(jù)傳輸能力有了較大的提高，分組數(shù)據(jù)能力。在第一階段可以達(dá)到200kb／s，第二階段可以達(dá)到2Mb／s；業(yè)務(wù)功能方面，在已有數(shù)字集群通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展與完善。 2.4 TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng) 2.4.1 概述 TETRA自1995年頒布以來，一直都在進(jìn)行不斷的修訂和完善，并在原有的基礎(chǔ)上增加了一些新的標(biāo)準(zhǔn)。TETRA標(biāo)準(zhǔn)在1999~2000年間部分修訂了ETS 300 392（V+D）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)內(nèi)互連接口（ISI）、網(wǎng)關(guān)、加密等。ETS 300 396（DMO）的類型1路由器空中 接口、類型2路由器空中接口、網(wǎng)關(guān)空中接口等。起草了移動(dòng)臺-移動(dòng)臺接口、直接模式的類型1路由器和直接模式的網(wǎng)關(guān)等的SDL模型。 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）認(rèn)為TETRA版本1標(biāo)準(zhǔn)適合專業(yè)的PMR/PAMR（專用/共用）領(lǐng)域，商用獲得成功，標(biāo)準(zhǔn)成熟，有多廠家支持，得到世界廣泛接受。為了滿足市場發(fā)展要求，補(bǔ)充'3G'領(lǐng)域，必須加強(qiáng)TETRA標(biāo)準(zhǔn)，以擴(kuò)大ETSI對全球的影響。因而擬訂了3年工作計(jì)劃，估計(jì)要花130人月，進(jìn)行TETRA版本2的研究與起草。 2.4.2 業(yè)務(wù)介紹 根據(jù)接入點(diǎn)不同TETRA基本業(yè)務(wù)可劃分為承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)。 TETRA 支持的用戶終端業(yè)務(wù)包括：單呼（點(diǎn)對點(diǎn)）、組呼（點(diǎn)對多點(diǎn)）、應(yīng)答組呼、廣播呼叫（單向點(diǎn)對多點(diǎn)）以及上述各種情況的明話或密話。 TETRA支持的承載業(yè)務(wù)包括：分組數(shù)據(jù)、電路數(shù)據(jù)。 承載業(yè)務(wù)提供下列的用戶比特率： - 未保護(hù)的話音或數(shù)據(jù)為7.2kb/s（最高可達(dá)28.8kb/s）； - 低保護(hù)度的數(shù)據(jù)為4.8kb/s（最高可達(dá)19.2kb/s）； - 高保護(hù)度的數(shù)據(jù)為2.4kb/s（最高可達(dá)9.6kb/s）。 TETRA支持的補(bǔ)充業(yè)務(wù)包括：專業(yè)調(diào)度類型補(bǔ)充業(yè)務(wù)和電話型補(bǔ)充業(yè)務(wù)。專業(yè)調(diào)度型補(bǔ)充業(yè)務(wù)包括：接入優(yōu)先、預(yù)占優(yōu)先、優(yōu)先呼叫；包容呼叫、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移、遲后進(jìn)入；調(diào)度臺核查的呼叫、監(jiān)聽、偵聽；區(qū)域選擇；縮位尋址；講話識別；動(dòng)態(tài)重組等。電話型補(bǔ)充業(yè)務(wù)包括：列表搜索呼叫、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫限制、呼叫報(bào)告、呼叫等待、呼叫保持、主叫/被叫識別顯示、主叫/被叫識別顯示限制、至繁忙用戶/至無應(yīng)答時(shí)的呼叫完成；計(jì)費(fèi)通知；呼叫保留等。補(bǔ)充業(yè)務(wù)適用于大多數(shù)承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)。 2.4.3 性能特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢 目前，國外各大廠商分別研制出適合800MHz的TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)，除了具有傳統(tǒng)專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)上的組呼、廣播呼叫、緊急呼叫、強(qiáng)插強(qiáng)拆、優(yōu)先呼叫和動(dòng)態(tài)重組等調(diào)度指揮功能外，還具有數(shù)據(jù)傳輸功能（狀態(tài)信息和短消息業(yè)務(wù)），目前在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)上已經(jīng)開發(fā)了基于電路方式的數(shù)據(jù)傳輸功能，其中無保護(hù)傳輸速率為7.2kbit/s，低保護(hù)傳輸速率為4.8kbit/s，高保護(hù)傳輸速率為2.4kbit/s。同時(shí)還開發(fā)了4個(gè)時(shí)隙同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，可以實(shí)時(shí)地傳輸動(dòng)態(tài)圖像。 在設(shè)備制造方面，800MHz的TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的交換機(jī)和基站已經(jīng)形成產(chǎn)品，同時(shí)基站能提供故障弱化功能。已經(jīng)生產(chǎn)出中文界面手機(jī)，不同廠商的手機(jī)可以進(jìn)行互可操作，可以實(shí)現(xiàn)端到端的加密功能。在二次開發(fā)方面，國外各大TETRA廠商都公開它們的API（應(yīng)用程序接口），以便開發(fā)適合本系統(tǒng)實(shí)際需要的設(shè)備。在器件生產(chǎn)方面，國外公司還推出了低噪聲的射頻模塊，同時(shí)希望與中國合作開發(fā)數(shù)字集群系統(tǒng)。 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的基站具有故障弱化功能，在交換機(jī)或交換機(jī)與基站鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，單個(gè)基站仍然可以為有限的區(qū)域提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還具有直通工作方式（DMO），無線用戶可以不經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而使用不受基站和交換機(jī)控制的無線頻率，直接用移動(dòng)臺進(jìn)行相互間的通信。因此，基站的故障弱化模式可以作為發(fā)生災(zāi)難時(shí)的通信保證，而直通工作方式作為最后的應(yīng)急通信措施。 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)可以提供足夠安全的通信保密措施，即具有鑒權(quán)、空中接口加密和端對端加密等加密方式，可滿足普通、商業(yè)、秘密、機(jī)密等不同級別需要。網(wǎng)絡(luò)接入的鑒權(quán)是網(wǎng)絡(luò)總體安全性的基礎(chǔ)，能夠有效地防止未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)接入和移動(dòng)終端的"克隆"。在解決接入的安全問題后，還需要在空中接口上采用加密的辦法防止專業(yè)的監(jiān)聽者通過空中接口竊取信息。空中接口加密需要不同的加密密鑰，并且不定期地更改加密密鑰，空中接口加密技術(shù)不僅保護(hù)了傳輸?shù)男畔�，而且還能夠屏蔽用戶的身份，同時(shí)，外"闖入者"也無法察覺到通信的進(jìn)行。對于需要特別保護(hù)的敏感信息，還可使用端到端加密技術(shù)。 2.4.4 MOTO-TETRA的介紹 MOTO-TETRA系統(tǒng)非常可靠，并且通過降級模式進(jìn)一步保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。MOTO-TETRA終端一直滿足美軍標(biāo)的防塵、防水、抗摔的嚴(yán)苛要求，同大家比較熟悉的是對講機(jī)一樣，TETRA同樣適用于惡劣環(huán)境，比如在潮濕、有灰塵的地下環(huán)境中依然表現(xiàn)出色。摩托羅拉TETRA系統(tǒng)有很多降級使用模式，特別是單站集群功能。當(dāng)基站與系統(tǒng)上層網(wǎng)設(shè)備之間的鏈路中斷時(shí)，基站會(huì)進(jìn)入單站集群狀態(tài)，其覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶無需任何操作，將繼續(xù)享用集群模式的服務(wù)。原有的通話組保持不變，仍具有組呼、優(yōu)先級、緊急呼叫等基本話音集群功能。大大增強(qiáng)了系統(tǒng)服務(wù)的可用性，降低服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。這一點(diǎn)對城市軌道交通用戶至關(guān)重要，保證在任何情況下，基本的集群服務(wù)不致中斷。 MOTO-TETRA系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)大，而且支持豐富的應(yīng)用。基于摩托羅拉豐富的API接口，客戶可以自行設(shè)計(jì)和開發(fā)調(diào)度軟件，以滿足城市軌道交通高可靠性調(diào)度的需求。在各個(gè)軌道交通項(xiàng)目中，基于API開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)（CAD）不僅可以實(shí)現(xiàn)車組呼、列車個(gè)呼、短數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)傳送等基本功能，而且可以通過接駁車輛自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATS），實(shí)現(xiàn)了車次號呼叫、站管區(qū)呼叫、調(diào)度臺自動(dòng)歸屬呼叫、列車位置監(jiān)控等功能；通過接駁列車廣播系統(tǒng)，還實(shí)現(xiàn)了調(diào)度員列車廣播呼叫等功能。 2.5 TETRA數(shù)字集群的應(yīng)用領(lǐng)域 2.5.1 軍事領(lǐng)域 新一代軍用TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)具有體積小、組網(wǎng)快、兼容性好、可靠性高等優(yōu)勢，還可以聯(lián)合無線數(shù)據(jù)傳輸，建立小型戰(zhàn)斗指揮中心，為部隊(duì)的訓(xùn)練、演習(xí)等提供觀摩和監(jiān)控平臺。如英國陸軍長期以來就采用了TETRA及其改進(jìn)技術(shù)以提高部隊(duì)的快速反應(yīng)與野戰(zhàn)通信能力。過去蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)一直存在兼容性問題，而采用TETRA技術(shù)的不同設(shè)備間兼容和互通性問題解決的相當(dāng)好，因此英軍地面部隊(duì)可以有效的與其他不同作戰(zhàn)單位甚至兵種間保持良好的通信，而且所需的裝備器材也比以往有極大的精簡。這對于戰(zhàn)場環(huán)境下充分保持部隊(duì)機(jī)動(dòng)能力而言是至關(guān)重要的。特別是對于戰(zhàn)場環(huán)境下的嚴(yán)苛要求，TETRA系統(tǒng)同樣勝任。如摩托羅拉公司（MOTO）的TETRA終端產(chǎn)品一直滿足美國軍用標(biāo)準(zhǔn)的防塵、防水和抗摔要求，堅(jiān)固耐用，信號抗信道衰落能力強(qiáng)，集成度和可靠性高，特別適用于潮濕、塵霧等野外惡劣環(huán)境。 2.5.2 應(yīng)急通信保障 2.5.2.1 抗災(zāi)應(yīng)急通信 2008年5月12日14時(shí)28分，四川汶川發(fā)生里氏8.0級特大地震，數(shù)萬同胞在災(zāi)害中不幸遇難，數(shù)百萬家庭失去世代生活的家園，數(shù)十年甚至幾代人辛勤勞動(dòng)積累的財(cái)富毀于一旦。該次地震對通信設(shè)施造成了極大破壞，通過迅速組織人員恢復(fù)當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，在當(dāng)?shù)丶茉O(shè)了臨時(shí)無線基站。在短短二天的時(shí)間里MOTO公司通過100臺手持終端、10臺車臺、移動(dòng)基站等大量設(shè)備，構(gòu)建基站進(jìn)入單站集群模式，5月17日開通廣域集群，保障了災(zāi)區(qū)救災(zāi)工作的順利進(jìn)行。為重點(diǎn)災(zāi)區(qū)現(xiàn)場應(yīng)急指揮調(diào)度工作提供保障。至今相關(guān)設(shè)備仍在都江堰災(zāi)區(qū)發(fā)揮它積極的作用。 2.5.2.2重大活動(dòng)保障 為了更好地為2008北京奧運(yùn)會(huì)安保工作提供更強(qiáng)有力的通信保障，北京地區(qū)將武警現(xiàn)有的模擬無線通信系統(tǒng)遷移到350MHz TETRA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)。并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地開發(fā)了“通話組互聯(lián)轉(zhuǎn)接器”、“移動(dòng)與固定通信專網(wǎng)融合”等獨(dú)特的應(yīng)用。350MHz TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)的投入使用和功能拓展開創(chuàng)了武警部隊(duì)無線電通信指揮數(shù)字化的新局面，進(jìn)一步提高武警部隊(duì)的指揮調(diào)度效率、應(yīng)急反應(yīng)能力。 該系統(tǒng)采用摩托羅拉新一代MTS4基站，集成化設(shè)計(jì)，分集接收機(jī)的高靈敏度使通信覆蓋區(qū)域得到加強(qiáng)，明顯擴(kuò)大了基站的覆蓋范圍，因此通過較少的基站實(shí)現(xiàn)了較好的覆蓋效果，為武警部隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)信息靈敏、反應(yīng)迅速、指揮暢通的指揮通信系統(tǒng)。每個(gè)載頻可同時(shí)提供四個(gè)通道的語音通信，大大緩解了武警部隊(duì)通信需求不斷增多而頻率資源不足的矛盾。該350MHz 具有從單站到全國組網(wǎng)的功能，同時(shí)還配備了多種選裝和后續(xù)加裝模塊，為系統(tǒng)的進(jìn)一步升級與擴(kuò)容提供了方便。 2.5.3 軌道交通建設(shè) 從1994年上海第一條軌道交通（一號線）投入運(yùn)營以來，軌道交通已經(jīng)成為這座城市的主要交通工具，客運(yùn)量逐年大幅增長的趨勢，04年4.7億人次，05年5.9億人次，06年6.5億人次，07年8億人次，08年一躍突破10億大關(guān)，年度客流達(dá)到11.2億人次。至2010年，本市軌道交通線運(yùn)營為420公里，共286座車站，日均可承擔(dān)520～580萬人次的客運(yùn)量，占公交客運(yùn)量的35～40%左右；至2012年，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將達(dá)到560公里，日均客流800萬人次左右，占公交客運(yùn)量的45%以上，累計(jì)358座車站投入使用；遠(yuǎn)期2020年，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有望超過800公里，日客流占公交客運(yùn)總量的60%以上，真正成為上海城市公共交通的骨干。 上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要包括網(wǎng)絡(luò)化管理與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用的綜合體系支撐。其中網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用是指支撐整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，并確保安全、可靠、高效的技術(shù)集合，其中，專用無線通信技術(shù)為城市軌道交通網(wǎng)提供高效、安全、先進(jìn)、便捷的指揮調(diào)度服務(wù)，是軌道交通網(wǎng)絡(luò)綜合體系中的重要技術(shù)。因此在適應(yīng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營時(shí)，需將專用無線通信規(guī)劃成服務(wù)于多線、多用戶資源共享的通信網(wǎng)絡(luò)。 3 MOTO-TETRA在軌道交通中的應(yīng)用 3.1概述 上海軌道交通網(wǎng)2015年以前的規(guī)劃是一個(gè)具有13條線的特大型軌道交通網(wǎng)絡(luò)，為了有效利用投資，和貫徹網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的理念，并沒有每條線設(shè)置交換中心，而是采用全網(wǎng)絡(luò)異地建設(shè)兩套相同的MSO（交換中心）的災(zāi)備方式。每套MSO均可支持所有13條線路的調(diào)度臺和基站，通過劃分不同的VPN（虛擬專網(wǎng)）來完成分線獨(dú)立的調(diào)度和管理；其中一個(gè)MSO（東寶興路）主用，連接并支持全部13條線的調(diào)度臺和基站，另一個(gè)異地MSO（中山北路）備用，兩個(gè)MSO之間沒有連接，定期通過數(shù)據(jù)磁帶進(jìn)行手動(dòng)數(shù)據(jù)同步；當(dāng)主用MSO遇到災(zāi)難情況，并導(dǎo)致MSO設(shè)備毀壞無法工作時(shí)，通過上層傳輸系統(tǒng)的人工干預(yù)，將所有13條線的調(diào)度臺和基站倒接到備用MSO，并在30分鐘后恢復(fù)調(diào)度臺和基站的工作。
圖3-1 上海軌道交通MOTO-TETRA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
上海作為一個(gè)特大型城市，需提高政府應(yīng)對各種突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力和防御各種風(fēng)險(xiǎn)的水平。為市政府相關(guān)單位進(jìn)行上海地鐵事故處理和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)提供通信保障，在市無線電管理局的牽頭組織和協(xié)調(diào)下，上海軌道交通無線網(wǎng)與上海市政務(wù)網(wǎng)展開互聯(lián)合作。 上海市地面政務(wù)網(wǎng)是一個(gè)全市政府部門共用的數(shù)字集群通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋上海市外環(huán)線以內(nèi)和外環(huán)線以外主要城鎮(zhèn)、公路、港口、機(jī)場、重點(diǎn)工程建設(shè)地域等。各類用戶共享一個(gè)覆蓋面廣、信號清晰、服務(wù)良好的數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)；在該共網(wǎng)中各個(gè)集團(tuán)用戶將作為其中的一個(gè)虛擬專網(wǎng)(VPN)進(jìn)行使用。通過TETRA虛擬專用網(wǎng)功能，市政府及其個(gè)委辦局、企業(yè)單位共享這一指揮調(diào)度通信平臺。 將上海市政務(wù)共網(wǎng)以基于音頻技術(shù)連接的方式與軌道交通無線通信系統(tǒng)進(jìn)行兩網(wǎng)互聯(lián)互通，是兩網(wǎng)優(yōu)勢互補(bǔ)、實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的較好辦法。 利用對等配置的CCGW所提供的4線音頻通道實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)之間的互連，通過調(diào)度臺派接后，將本網(wǎng)內(nèi)的通話組與對方網(wǎng)中的漫游通話組實(shí)現(xiàn)互通。連接方式如圖3-2所示。
圖3-2 上海軌道交通無線網(wǎng)與政府網(wǎng)結(jié)構(gòu)
3.2 MOTO-TETRA九號線的系統(tǒng)介紹 9號線由四大部分組成：MOTO基站、二次開發(fā)設(shè)備、無線直放站、漏纜構(gòu)成，上海軌道交通9號線TETRA專用無線通信系統(tǒng)，由MOTO承包基站和二次開發(fā)設(shè)備，內(nèi)容包括調(diào)度臺、調(diào)度臺按鍵式操作臺、調(diào)度臺降級主機(jī)、監(jiān)控網(wǎng)管、車站 無線固定臺、車站無線降級固定臺及車載臺，分別安裝在控制中心、車站、車輛、軌道區(qū)間。 3.3 MOTO-TETRA九號線控制中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3.3.1控制中心系統(tǒng)概述 上海軌道交通TETRA專用無線通信系統(tǒng)在控制中心的設(shè)備包括調(diào)度系統(tǒng)、監(jiān)控網(wǎng)管、錄音機(jī)。 上海軌道交通TETRA專用無線通信系統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)由CAD 服務(wù)器、調(diào)度臺終端、按鍵式操作臺、調(diào)度臺降級主機(jī)、CIE（MOTO提供）等主要設(shè)備組成，配件包括2端口KVM共享器、連接線纜等。 上海軌道交通TETRA專用無線通信系統(tǒng)在控制中心的監(jiān)控網(wǎng)管包括網(wǎng)管客戶端主機(jī)、4端口KVM共享器、KVM延長器等。調(diào)度設(shè)備系統(tǒng)圖如下圖3-3：
圖3-3 調(diào)度設(shè)備系統(tǒng)圖 上海軌道交通9號線TETRA專用無線通信系統(tǒng)二次開發(fā)網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)圖如下：
圖3-4 二次開發(fā)網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)圖 3.3.2控制中心調(diào)度臺 控制中心調(diào)度系統(tǒng)硬件設(shè)備包括調(diào)度大廳的調(diào)度臺工控機(jī)2臺、CIE設(shè)備、調(diào)度按鍵式操作臺、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、2端口KVM共享器，以及控制中心通信機(jī)房的CAD服務(wù)器2臺、降級主機(jī)1套、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2臺、錄音機(jī)2臺。調(diào)度大廳設(shè)有4套調(diào)度臺設(shè)備，分別提供給行車調(diào)度1、行車調(diào)度2、維修調(diào)度、環(huán)境調(diào)度使用。
圖3-5 調(diào)度臺錄音線纜，錄音機(jī)連接示意圖 3.3.3控制中心無線網(wǎng)管 控制中心無線網(wǎng)管框圖如下（含有基站的車站）：
圖3-6 控制中心無線網(wǎng)管框圖
上海地鐵9號線專用無線二次開發(fā)網(wǎng)管系統(tǒng)控制中心側(cè)硬件設(shè)備包括網(wǎng)管終端主機(jī)、顯示器、KVM 4端口共享器、KVM 延長器、鍵盤鼠標(biāo)。車站側(cè)設(shè)備包括DE311接口轉(zhuǎn)換設(shè)備及連接線纜等。 網(wǎng)管監(jiān)控流程：各車站DE311接口轉(zhuǎn)換設(shè)備的作用是將基站電源的信息用RS232接口轉(zhuǎn)換成IP接口，通過傳輸系統(tǒng)，再經(jīng)過二次開發(fā)機(jī)柜內(nèi)交換機(jī)，傳送至網(wǎng)管服務(wù)器，最后匯總到MSO網(wǎng)管服務(wù)器�？刂浦行谋O(jiān)控網(wǎng)管主機(jī)與二次開發(fā)機(jī)柜內(nèi)交換機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線連接。 在監(jiān)控網(wǎng)管主機(jī)上安裝網(wǎng)管監(jiān)控底層軟件，該軟件通過IP接口監(jiān)控各車站側(cè)基站電源設(shè)備。該軟件還通過IP監(jiān)控各調(diào)度臺、CAD服務(wù)器、網(wǎng)管客戶端、錄音機(jī)的軟件開啟狀態(tài)。網(wǎng)管監(jiān)控底層軟件將監(jiān)控得到的信息寫入到MSO網(wǎng)管服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。 在監(jiān)控網(wǎng)管主機(jī)上需安裝上海地鐵網(wǎng)管客戶端軟件，該軟件通過內(nèi)部協(xié)議從MSO網(wǎng)管服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，并呈現(xiàn)在圖形化界面上。 注：無線系統(tǒng)基站的相關(guān)信息均由MOTO的MSO通過特定協(xié)議傳送給二次開發(fā)網(wǎng)管服務(wù)器，二次開發(fā)網(wǎng)管系統(tǒng)只需按照上表的基站對應(yīng)編號、基站英文名稱配置相關(guān)數(shù)據(jù)，并且配置的數(shù)據(jù)要與MOTO的MSO中的相關(guān)基站信息數(shù)據(jù)匹配即可。 3.3.4控制中心降級主機(jī) 上海地鐵9號線控制中心二次開發(fā)降級系統(tǒng)主要由調(diào)度臺、降級主機(jī)、車站降級固定臺等組成。系統(tǒng)框圖如下框圖：
圖3-7 控制中心二次開發(fā)降級系統(tǒng)圖 3.3.5控制中心錄音機(jī) 上海地鐵9號線控制中心二次開發(fā)錄音系統(tǒng)框圖如下：
圖3-8 控制中心二次開發(fā)錄音系統(tǒng)圖 因?yàn)樾鑼φ{(diào)度臺主用、監(jiān)聽兩個(gè)通道錄音，故在錄音機(jī)上對每臺調(diào)度臺使用了2個(gè)錄音端口，分別對調(diào)度臺的主用、監(jiān)聽通道錄音。 上海地鐵的錄音機(jī)都配置有音箱作為放音設(shè)備。當(dāng)選擇用錄音軟件播放錄音文件時(shí)，音箱的音頻插頭必須插在錄音機(jī)的錄音卡上的放音端口方可正常放音。當(dāng)在錄音機(jī)上選擇其他軟件播放錄音文件時(shí)，音箱的音頻插頭必須插在錄音機(jī)的放音端口方可正常放音。 3.4 MOTO-TETRA九號線車站系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3.4.1車站二次開發(fā)設(shè)備 上海地鐵9號專用無線在車站的二次開發(fā)設(shè)備主要是車站固定臺，在有基站的車站還配置有降級臺設(shè)備。由此我們可以把車站分為兩種：有基站類車站和無基站類車站。 3.4.2車站固定臺 車站固定臺設(shè)備由固定臺主機(jī)、固定臺操作終端及相關(guān)線纜、配件等部分構(gòu)成。車站固定臺是通過空中無線信號與基站通信，并由基站將接受到的固定臺的語音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度臺或其他無線設(shè)備。車站固定臺系統(tǒng)框圖如下：
圖3-9 車站固定臺系統(tǒng)框圖 車站固定臺連接圖如下：
圖3-10 車站固定臺連接圖 3.4.3車站降級臺 車站降級臺設(shè)備只由車站降級臺主機(jī)及相關(guān)線纜構(gòu)成。車站降級臺起到的作用是當(dāng)基站與MSO中心的通路因故障斷開后，該基站覆蓋范圍下的無線設(shè)備（如手持臺、車站固定臺、車載臺）通過無線信號與該基站通信，基站通過無線信號發(fā)給降級固定臺，降級固定臺通過有線的4線音頻／RS422數(shù)據(jù)通路與調(diào)度大廳行調(diào)1或行調(diào)2通信。車站降級臺系統(tǒng)框圖如下：
圖3-11 車站降級臺系統(tǒng)框圖 車站降級臺工程連線圖如下：
圖3-12 車站降級臺工程連線圖 3.4.4車輛段調(diào)度臺 車輛段各調(diào)度臺小機(jī)柜盤面圖如下：
圖3-13 車輛段各調(diào)度臺小機(jī)柜盤面圖 車輛段調(diào)度臺小機(jī)柜與調(diào)度臺操作終端連線圖如下：
圖3-14 車輛段調(diào)度臺小機(jī)柜與調(diào)度臺操作終端連線圖
車輛段調(diào)度臺系統(tǒng)框圖如下所示：
圖3-15 車輛段調(diào)度臺系統(tǒng)框圖 3.5終端設(shè)備MPT850 3.5.1按鍵說明
圖3-16 MPI850按鍵圖 （1）緊急呼叫鍵 —— 緊急呼叫功能必須只有在緊急情況下使用，不正確的使用緊急呼叫功能將嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常運(yùn)行和使用。此功能請慎用！ （2）音量旋鈕 —— 控制旋鈕來調(diào)節(jié)音量，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可以提高音量，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可以減低音量。 （3）天線 ——MOTO 800Hz 專用天線。天線在使用時(shí)不可拆下，以防手持臺在無天線的情況下發(fā)射造成損壞。 （4）頂部麥克風(fēng) —— 語音輸入端口，方便不同方位的呼叫。 （5）通話鍵（PTT）—— 呼叫使用鍵，在呼叫時(shí)按下此鍵。 （6）彩色屏幕 —— 顯示呼叫信息等數(shù)據(jù)。 （7）左軟鍵 —— 確認(rèn)鍵，在菜單欄中使用。 （8）右軟鍵 —— 取消鍵，在菜單欄中使用。 （9）發(fā)送鍵 —— 接聽/呼叫鍵，在接聽/呼叫時(shí)使用。 （10）瀏覽鍵 —— 上下左右鍵，在菜單欄中使用。 （11）菜單鍵 —— 菜單欄進(jìn)入鍵，在菜單欄中使用。 （12）開關(guān)機(jī)鍵/結(jié)束鍵 —— 掛機(jī)鍵，在結(jié)束通話時(shí)使用。 （13）揚(yáng)聲器 —— 在鍵盤下面，提供呼叫音源。 （14）底部麥克風(fēng) —— 語音輸入端口，方便不同方位的呼叫。 4. 下一代數(shù)字集群通信系統(tǒng) Dimetra IP系統(tǒng)是摩托羅拉公司研發(fā)制造的完全滿足TETRA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字集群系統(tǒng)，是摩托羅拉公司最新推出的采用代表集群系統(tǒng)發(fā)展方向的IP技術(shù)的TETRA系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)基于IP交換，核心設(shè)備為局域網(wǎng)交換機(jī)，中心設(shè)備以以太網(wǎng)的形式與局域網(wǎng)交換機(jī)相連，系統(tǒng)可支持56個(gè)交換節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持100個(gè)基站，700個(gè)業(yè)務(wù)信道時(shí)隙，64000個(gè)用戶和16000個(gè)通話組。 Dimetra IP系統(tǒng)采用了許多新技術(shù)，如單播IP技術(shù)與多播IP技術(shù)、IP虛擬專網(wǎng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)主機(jī)配置技術(shù)等等。系統(tǒng)除完全保留了基于電路交換的Dimetra系統(tǒng)固有的技術(shù)優(yōu)勢與功能外，還增加了許多新功能，例如：多時(shí)隙分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)、動(dòng)態(tài)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)隙、雙工私密呼叫、被叫遇忙的強(qiáng)拆功能、環(huán)境監(jiān)聽功能、鑒權(quán)功能。此外，每個(gè)分組數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙PDCH可以支持同時(shí)在線進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的用戶多達(dá)60個(gè)。多時(shí)隙分組數(shù)據(jù)傳輸最多支持4個(gè)時(shí)隙的合并使用，每個(gè)基站最多可以支持11個(gè)數(shù)據(jù)信道時(shí)隙。若將數(shù)據(jù)信道時(shí)隙設(shè)為動(dòng)態(tài)時(shí)隙，則當(dāng)基站無空閑語音信道時(shí)隙時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)隙可以臨時(shí)用于緊急呼叫、強(qiáng)拆呼叫、或具有強(qiáng)拆動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)隙的通話組的呼叫，這樣做可以保證重要用戶的通話。相對于電路交換的系統(tǒng)來說，Dimetra IP系統(tǒng)的功能更強(qiáng)大，數(shù)據(jù)應(yīng)用方面更靈活。 Dimetra IP系統(tǒng)包括新一代MTS系列基站、可擴(kuò)展型Dimetra IP交換機(jī)、第三代TETRA數(shù)字集群終端MTP系列堅(jiān)固型手持無線對講機(jī)和MTM系列車載臺及相關(guān)零配件。Dimetra IP系統(tǒng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)，中心設(shè)備以以太網(wǎng)的形式與局域網(wǎng)交換機(jī)相連，可支持56個(gè)交換節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持100個(gè)基站、700個(gè)業(yè)務(wù)信道時(shí)隙、64000個(gè)用戶和16000個(gè)通話組。系統(tǒng)所能提供的執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)需要的功能包括鑒權(quán)、單站集群、強(qiáng)拆/強(qiáng)插、多時(shí)隙分組數(shù)據(jù)傳輸、調(diào)度臺可監(jiān)聽100以上通話組以及完備的API等，并在用戶需要的時(shí)候提供系統(tǒng)間接口、更高數(shù)據(jù)速率、高度安全性和語音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)公用等功能。 可見，摩托羅拉TETRA Dimetra IP系統(tǒng)解決方案頻率利用率高、反應(yīng)部署迅速、保密性強(qiáng)，能夠很好滿足包括救災(zāi)監(jiān)測與應(yīng)急行動(dòng)、事故搶險(xiǎn)調(diào)度以及公共安全等不同用戶特定的通信需求。 4.1 IP 數(shù)字集群通信系統(tǒng)特點(diǎn) （1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠鄻�，組網(wǎng)靈活�；贗P網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)較為靈活，可支持星型、環(huán)型、樹型和混合型等各種網(wǎng)絡(luò)。 （2）互聯(lián)互通性較好。由于采用了IP，數(shù)字集群網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)和3G等下一代網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通更加快捷容易。 （3）系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)。由于基于IP的網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)接口，更方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。 （4）標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)，便于擴(kuò)容和升級。網(wǎng)絡(luò)采用、虛擬專用網(wǎng)等，因而方便未來的系統(tǒng)擴(kuò)容和升級。 （5）具有統(tǒng)一的開發(fā)平臺。管理維護(hù)層通過采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議，便于各種擴(kuò)展應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，例如調(diào)度臺軟件、語音記錄軟件、GPS定位軟件等，而且通過IP網(wǎng)絡(luò)的軟件升級維護(hù)更容易。 （6）建設(shè)網(wǎng)絡(luò)所需的成本降低。網(wǎng)絡(luò)的底層傳輸和交換系統(tǒng)中采用IP架構(gòu)，與傳統(tǒng)的電路交換相比，可以獲得較低的購買成本和較低的維護(hù)費(fèi)用。 4.2 IP技術(shù)未來發(fā)展優(yōu)勢 （1）IP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭中有目的地址等必要內(nèi)容，使每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)不經(jīng)過同樣的路徑都能準(zhǔn)確地到達(dá)目的地。在目的地重新組合成原來發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果源和目的節(jié)點(diǎn)之間某一路徑發(fā)生故障，可自動(dòng)選擇其他路由發(fā)送數(shù)據(jù)，使網(wǎng)絡(luò)具有極高的可恢復(fù)性。 （2）基于IP的集群網(wǎng)絡(luò)融合了調(diào)度語音交換、電話語音交換和IP分組網(wǎng)絡(luò)，是可以同時(shí)提供話音、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的綜合性的網(wǎng)絡(luò)平臺體系。可承載各種業(yè)務(wù)包括：語音呼叫、短數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和多時(shí)隙分組數(shù)據(jù)等。采用IP技術(shù)還便于采用新業(yè)務(wù)和應(yīng)用。例如圖像傳輸?shù)取?/p> （3）IP集群調(diào)度系統(tǒng)提供了多媒體協(xié)同通信能力，可以傳送語音、文字、圖片、視頻、Email等多種內(nèi)容，這不同于傳統(tǒng)集群系統(tǒng)，而且獲取這種通信能力的成本比較低。 （4）IP網(wǎng)絡(luò)既可以很小也可以很大，專業(yè)調(diào)度用戶也有類似的需求。有的用戶只有一個(gè)或幾個(gè)基站的小系統(tǒng)，而有的用戶需要數(shù)十個(gè)基站的大中型網(wǎng)絡(luò)。有的需要覆蓋多個(gè)區(qū)域、全省甚至覆蓋全國的大型網(wǎng)絡(luò)。采用全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)可以使集群網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建更加靈活。 （5）系統(tǒng)中每個(gè)分組都使用整個(gè)鏈路的帶寬，這樣使數(shù)據(jù)包在鏈路中傳輸?shù)酶�，可以設(shè)置多種服務(wù)等級，優(yōu)化數(shù)據(jù)分發(fā)和路由，在IP集群中實(shí)現(xiàn)3GPPNGN組織都選擇IP網(wǎng)絡(luò)作為未來網(wǎng)絡(luò)的承載網(wǎng)，因而基于IP構(gòu)建下一代數(shù)字集群系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)集群網(wǎng)絡(luò)與公網(wǎng)更好更便捷地互聯(lián)互通。 （6）基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建數(shù)字集群，可以將業(yè)務(wù)承載和業(yè)務(wù)控制分離，從而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更加簡單。
5. 結(jié)論 當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展，繼2008年北京奧運(yùn)會(huì)成功舉辦后，2010年世博會(huì)在上海召開，各地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快，摩托羅拉集群通信系統(tǒng)TETRA憑借其技術(shù)先進(jìn)性和功能多樣化的特點(diǎn)全面應(yīng)用于各個(gè)不同場合。從政府和大型廠礦企業(yè)到鐵路公交、海港碼頭和機(jī)場樞紐，憑借先進(jìn)的技術(shù)，摩托羅拉的TETRA系統(tǒng)正引領(lǐng)著可互操作的、可擴(kuò)展的TETRA解決方案的發(fā)展和部署并發(fā)揮著越來越重要的作用。
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此作品來源于2011摩托羅拉解決方案大獎(jiǎng)賽 (中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
